籽晶倾斜对细颈应力分布的影响
时间:2025-04-22 发布人:admin 点击数:0
籽晶倾斜对大尺寸单晶生长稳定性的影响显著。为深入探究其作用机制,本研究采用静力学仿真方法,分析了负载下倾斜结构对应力分布的影响。通过模拟400 kg载荷条件下不同籽晶倾斜角对细颈中轴线及表面应力的作用,结果如图所示。

图5展示了细颈轴向应力分布特征。图5(a)为无倾斜状态下的应力分布,此时籽晶范围内应力仅与局部直径变化相关。图 5(b)和(c)表明,随着籽晶中轴线弯曲,表面应力值增大,且最大轴向应力位置随弯曲发生偏移。图5(d)进一步显示,在细颈直径较窄处后方(约20 mm位置),应力显著增加,表明负载偏心加剧了晶体内的轴向应力。对于此类力学问题,剪切应力通常是更关键的影响因素。图6呈现了细颈表面应力分布,揭示了籽晶倾斜程度对表面应力的影响。图6(a)显示,非倾斜状态下表面应力仅与细颈直径波动相关,其值远高于轴向应力,表明表面应力对结构可靠性具有更大影响。随着倾斜角增大,图6(b)和图6(c)中的表面应力显著升高,表明表面应力是导致失效的主要因素,且籽晶倾斜显著加剧了负载下的表面应力。

扬州晶格半导体-提供超大尺寸柱状多晶硅、单晶硅材料,并可定制加工各类硅部件、硅锭、硅棒、硅环、硅管、硅靶材。17826693981
为进一步量化分析,本文提取了图5和图6中的最大应力值,并绘制图7进行对比。结果显示,倾斜角引起的应力增幅主要体现在表面应力上。由此推测,当表面应力超过硅材料的临界值时,可能引发微裂纹,进而导致脆性滑移断裂,最终诱发掉棒事故。因此,脆性断裂倾向于在细颈小直径区域的表面起始。


